Osteoporoza și lipsa vitaminei D

Dr. Cătălina Tabără, medic rezident geriatrie și gerontologie, Spitalul de Boli Cronice „Sf. Luca”, București

Rezumat:

Prezentăm metabolismul vitaminei D pentru a înțelege mai bine felul în care această vitamină determină mecanisme patologice ce declanșează sau întrețin osteoporoza. În ciuda a numeroase discuții, s-a recomandat o concentrație de peste 30 ng/ml în sânge. Osteoporoza este o boală des întâlnită la pacientul vârstnic ce poate duce la scăderea dramatică a calității vieții pacientului. În concluzie, tratarea la timp a deficitului de vitamina D înseamnă reducerea riscului de osteoporoză.

Cuvinte-cheie: vitamina D, osteoporoză, fracturi, concentrație

Abstract:

We are introducing the metabolism of vitamin D for a better understanding of the way this vitamin determines the pathological mechanisms that support or cause osteoporosis. In spite of numerous discussions, it was recommended a concentration of 30 ng/ml in the blood. Osteoporosis is a disease frequently met in elderly patients that can lead to a dramatic decrease in the life quality of the patient. So, treating in time vitamin D deficit means reducing osteoporosis risk.

Keywords: vitamin D, osteoporosis, fractures, concentration

Vitamina D este o grupă de vitamine liposolubile, cele două forme majore, relevante fiziologic, fiind vitamina D₂ (ergocalciferol) şi vitamina D₃ (colecalciferol). Fără un indice, vitamina D se referă la D₂, D₃ sau ambele. Insuficiența vitaminei D poate duce la oase subțiri, fragile sau deformate, în timp ce un nivel normal previne rahitismul la copii, osteomalacia la adulți și, împreună cu calciul, ajută la protejarea oamenilor în vârstă care au osteoporoză.

Metabolismul vitaminei D

Colecalciferolul fotochimic este produs în piele din 7-dehidrocolesterol; 7-dehidrocolesterolul este prezent în cantități relativ mari în piele. Colecalciferolul (vitamina D₃) şi ergocalciferolul (vitamina D₂) sunt forme inactive precursoare ale vitaminei D ce se formează în piele în prezenţa expunerii la razele solare UVB sau provin din dietă; acestea trebuie transformate în forme active în ficat şi rinichi. Ambele forme de vitamina D ajung în circulaţia sangvină şi sunt transportate la ficat de proteina de legare a vitaminei D (şi la un nivel mai scăzut de către albumină). În hepatocite, vitamina D e hidroxilată în formă de 25-hidroxivitamina D (calcidiol, calcifediol). Expunerea la lumină şi cantitatea absorbită din dietă cresc astfel nivelul 25-hidroxivitaminei D, cea care constituie forma majoră din circulaţie a vitaminei D (calcidiol, calcifediol). Pentru evaluarea statusului nutriţional al vitaminei D se folosesc nivelurile 25-hidroxivitamina D₂ şi 25-hidroxivtamina D₃. (1) La nivel renal, 1α-hydroxilaza (cunoscută şi ca CYP27B1) catalizează şi, printr-o a doua hidroxilare, transformă 25-hidroxivitamina D în 1,25-dihidroxivitamina D (calcitriol). Producerea de 1,25-dihidroxivitamina D în rinichi este influenţată de numeroşi factori, incluzând nivelul fosfatului seric, al calciului seric, al parathormonului (PTH), al FGF-23 (fibroblast growth factor 23) şi, nu în ultimul rând, al înseşi 1,25-dihidroxivitaminei D. Deşi rinichiul rămâne principala sursă de 1,25-dihidroxivitamina D, producţia sa extra renală a fost demonstrată în numeroase ţesuturi precum pielea, glanda paratiroidă, glanda mamară, colonul, prostata, ca şi celulele sistemului imunitar şi osos. (2) Majoritatea efectelor fiziologice ale vitaminei D în organism se datorează activităţii 1,25-dihidroxivitaminei D. (3)

Doriți să vă abonați la Revista Galenus și să beneficiați de creditele de specialitate? Click aici!

Receptorul VDR

După descoperirea receptorului pentru vitamina D (VDR) şi a localizării sale pe aproape orice ţesut, dar şi mai recent a miilor de situri de legare VDR de-a lungul genomului, controlând sute de gene, interesul pentru vitamina D şi pentru impactul său pe multiple procese biologice a crescut foarte mult, mărturie stând numeroase publicaţii apărute în acest sens în ultimii ani. Aceste inițiative s-au bazat pe efortul de a dezvolta noi analogi de vitamina D care să poată avea efecte separate de cele ale metabolitului activ 1,25-dihydroxivitamina D (1,25(OH)₂D) pe homeostazia calciului şi a fosfatului, axându-se, în particular, pe doar una din numeroasele sale acţiuni pe diverse procese biologice. În anumite cazuri, acest lucru s-a reuşit. De exemplu, calcipotriolul şi 22-oxa-calcitriol (OCT) au fost aprobate ca tratamente pentru psoriazis. O înţelegere mai aprofundată a acestor fenomene va putea, în viitor, să devină baza de dezvoltare a noi metode terapeutice specifice pentru un singur tip de ţesut, cu o eficienţă crescută şi mai puţine efecte secundare. Vitamina D are acţiuni genomice şi non-genomice. Toate acţiunile genomice ale 1,25(OH)₂D sunt mediate de VDR. (4)

Doza de vitamina D

Vitamina D în doze de 800-5 000 UI/zi îmbunătăţeşte sănătatea musculo-scheletală (reduce rata fracturilor în adulţii peste 65 ani). În pacienţii cu deficienţă de vitamina D documentată, o doză de cel puţin 600 000 UI administrată în cursul a câteva săptămâni pare a fi suficientă să asigure depozitele de vitamina D. O singură doză de 300 000-500 000 UI ar trebui evitată şi suplimentarea cu vitamina D nu ar trebui oferită de rutină altei populaţii de pacienţi. Decizia adulţilor tineri sănătoşi de a lua doze de 2 000 UI/zi pe zi sau mai puţin este improbabilă a cauza efecte negative. Pentru pacienţii care nu sunt la risc a dezvolta deficienţă de vitamina D, expunerea la soare este o metodă ieftină şi accesibilă de a menţine depozitele de vitamina D. (5) Nivelurile scăzute ale vitaminei D se corelează cu hiperparatiroidism, rahitism, osteomalacie. (6) Valoarea normală variază între 10 şi 55 ng/ml (25-137.5 nmol/L). (7) Doza dorită la un adult este de 30 ng/ml sau mai mult. (8)

Osteoporoza

Se estimează că mai mult de 5 milioane dintre bărbaţii americani sunt afectaţi de osteoporoză, bazându-ne fie pe incidenţa fracturilor osteoporotice (compresii vertebrale, fracturi ale încheieturilor, ale şoldurilor sau fracturi de humerus/tibiale), fie pe densitatea minerală osoasă scăzută. Iar la femei, peste un milion dintre femeile postmenupauzale o să sufere o fractură a măduvei spinării, în decurs de un singur an. Rata femeie/bărbat a incidenţei este de aproximativ 2/1. (9) În Europa, există date despre fracturile vertebrale în 12% din cazuri atât la femei, cât şi la bărbaţi, cu o preponderenţă în ţările scandinave. (10)

Cauze

Una din cauzele principale ale osteoporozei este lipsa de estrogeni care apare la femei la menopauză şi care determină creşterea resorbţiei osoase, dar şi scăderea formării osoase sau resorbţie osoasă excesivă. Cantitatea de estrogen necesară pentru a suprima acest proces este mai mică decât cea necesară pentru a stimula uterul sau glanda mamară. Forma α a receptorului de estrogen pare să fie cea mai importantă în reglarea turnoverului osos. Pe lângă estrogen, metabolismul calciului joacă un rol important în creşterea osoasă, iar deficienţa de calciu şi vitamina D duce la depozitare osoasă disfuncţională. În plus, glandele paratiroide reacţionează la nivelul scăzut de calciu şi secretă PTH-parathormonul care creşte resorbţia de calciu, pentru a asigura un nivel optim de calciu în sânge. Rolul calcitoninei, un hormon generat de tiroidă, creşte depozitarea osoasă, dar are un rol mai puţin clar şi probabil mai puţin important decât parathormonul. (11) Activarea osteoclastelor e reglată de variate semnale moleculare, dintre care receptorul activator al factorului kB ligand. Molecula e produsă de osteoblast şi alte celule (de exemplu, limfocite) şi stimulează RANK (receptor activator al factorului nuclear kB). Osteoprotegerin se leagă de RANKL înainte de a avea oportunitatea de a se lega la RANK şi astfel determină supresia acestuia şi a capacităţii sale de creştere a resorbţiei osoase. RANKL, RANK şi OPG sunt strâns legate de factorul de necroză tumorală şi receptorii săi.

Rolul căii de semnalizare Wnt e recunoscut, dar mai puţin înţeles. Producţia locală de eicosanoizi şi interleukine este ştiută a participa la reglarea turnoverului osos, iar excesul sau producţia crescută a acestor mediatori poate determina dezvoltarea osteoporozei. Masa osoasă adultă reprezintă finalul a două procese: achiziţia peak-ului masei osoase în adolescenţă şi menţinerea acestuia la maturitate. Schimbările în masa osoasă rezultă atât în urma proceselor fiziologice, cât şi patologice ce intervin în remodelarea osoasă. (12) Acest lucru se poate întâmpla în etapa de creştere liniară accelerată în adolescenţă sau mult mai târziu în viaţă, de obicei după menopauză, la femei. Ciclul de remodelare osoasă este un proces în care rata resorbției osoase e aceeaşi cu cea a formării osoase. Unităţile multicelulare de bază compun unitatea de remodelare a osului: osteoclaste ce stimulează resorbţia, osteoblaste care sunt responsabile pentru formarea osului, osteoblaste bătrâne împrejmuite de os şi prezente când activitatea de formare e redusă. (13)

Activarea ciclului de remodelare are două funcţii la scheletul adult:

de a produce o aprovizionare rapidă, dar şi cronică, a calciului din spaţiul extracelular.
de a asigura elasticitatea şi forţa necesară scheletului. Când procesul de remodelare este decuplat în aşa fel încât resorbţia întrece formarea, osul se distruge. Pe de altă parte, în timpul achiziţiei masei osoase de peak, formarea întrece resorbţia, rezultând creşterea netă a osului. Remodelarea e mai pronunţată în osul trabecular (şira spinării, calcaneu, femurul proximal). Aceasta este partea metabolică cea mai activă a osului datorită apropierii de spaţiul medular. Totuşi, osul trabecular este şi extrem de vulnerabil la perturbările locale sau factorii sistemici care pot determina disfuncţionalităţi la nivelul turnoverului osos.

Rolul vitaminei D în osteosinteză

Parathormonul este stimulul principal al sintezei de metaboliţi activi 1,25(OH)₂D. Hipofosfatemia promovează, de asemenea, producerea de 1α-hydroxilază, şi prin asta creşterea 1,25(OH)₂D. (14) 1,25(OH)₂D stimulează absorția intestinală proximală a calciului şi fosfatului şi, împreună cu PTH, creşterea resorbției tubulare distale a calciului. De-a lungul epiteliului intestinal, 1,25(OH)₂D mediază absorbţia calciului prin mecanism transcripţional. (15) De asemenea, 1,25(OH)₂D reglează cotransportorul tip II fosfat NaPi-IIb dependent de sodiu, în intestin. (16)c25(OH)-vitamina D determină o creştere a densităţii osoase prin promovarea diferenţierii osteoblastului şi, implicit, a mineralizării, urmată de conversia intracelulară în 1,25(OH)₂D. 1,25(OH)₂D şi PTH stimulează secreţia osteoblastelor prin activarea receptorului activator al factorului nuclear-kB ligand-RANKL care, la rândul lui, induce osteoclastogeneza şi resorbţia osteoclastică osoasă şi mobilizarea calciului. (17) Acest efect e atenuat de creşterea nivelurilor 25(OH) D. (18) 1,25(OH)₂D promovează secreţia de FGF23 (Fibroblast Growth Factor 23) din osteocite, care inhibă 1α-hydroxilaza şi stimulează 24-hidroxilaza. FGF 23 este o proteină necesară în mineralizarea osoasă prin ajustarea cantităţii de fosfat din sânge prin absorbţie în intestin sau resorbţie tubulară la nivelul rinichiului, dar şi prin reglarea vitaminei D. Secreţia de PTH este inhibată de creşterea calciului şi direct de către 1,25(OH)₂D, completând împreună ciclul de feedback negativ. (19) Scăderea calciului seric determină glandele paratiroide să secrete PTH care stimulează activitatea 25-hidroxivitaminei D 1-α-hidroxilazei enzimei din rinichi şi, astfel, creşterea 1,25-dihidroxivitaminei D (1.25(OH)₂D; calcitriol), forma biologic activă a vitaminei D. Creşterea producției de 1.25-dihidroxivitamina D restabileşte nivelurile normale ale calciului seric prin trei modalități:

activând sistemul de transport dependent de vitamina D din intestinul subtire, ceea ce creşte absorbția de calciu din dietă;
crescând mobilizarea de calciu din os în circulație;
crescând resorbția de calciu la nivelul rinichilor.

PTH-ul este, de asemenea, necesar în creşterea mobilizării calciului din os şi resorbției în rinichi. Totuşi, PTH-ul nu este necesar pentru efectul 1,25-dihidroxivitaminei D asupra absorbției de calciu de la nivelul intestinului.

Fibrele musculare conţin, de asemenea, receptori pentru vitamina D care pot duce la creșterea forței musculare și îmbunătățirea stabilității. Un studiu recent a arătat că nivelurile vitaminei D care sunt mai mici de 10 ng/ml au fost corelate cu o creștere de 78% a riscului de cădere la pacienții cu vârste de peste 65 de ani, ceea ce poate crește în plus riscul de osteoporoză. (20) Din totalul pacientelor de femei nord-americane care primeau terapie de prevenție pentru osteoporoză, peste 52% au fost descoperite a avea deficit al vitaminei D (21). În concluzie, tot mai multe studii arată importanța vitaminei D în prognosticul și tratarea osteoporozei, dată fiind fiziopatologia acestei boli, cu numeroase implicații asupra vieții curente a pacientului vâi curente a pacientului valicatrstnic.

Bibliografie:

Volmer DA, Mendes LR, Stokes CS. Analysis of vitamin D metabolic markers by mass spectrometry: Current techniques, limitations of the “gold standard” method, and anticipated future directions. Mass Spectrom Rev. 2015; 34(1):2-23.
Bikle DD. Vitamin D metabolism, mechanism of action, and clinical applications. Chem Biol. 2014; 21(3):319-329.
Holick MF. Vitamin D: A millenium perspective. J Cell Biochem. 2003; 88(2):296-307.
Pike and Meyer (2010), Haussler et (2011).
Vitamin D supplementation: what’s known, what to do, and what’s needed, Haines ST1, Park SK.© 2012 Pharmacotherapy Publications, Inc.
Prevalence of Vitamin D inadequacy among postmenopausal North American women receiving osteoporosis therapy. Holick MF, Siris ES, Binkley N, Beard MK, Khan A, Katzer JT, Petruschke RA, Chen E, de Papp AE-J Clin Endocrinol Metab. 2005 Jun; 90(6):3215-24.
Weaver CM, Fleet JC. Vitamin D requirements: current and future. Am J Clin Nutr.2004;0(suppl):1735S–9S.
National Osteoporosis Foundation 2008. Clinicians guide to prevention and treatment of osteoporosis [online]. Accessed on March 10, 2008.
DeLaet CEDH, Pols HAP. Fractures in the elderly: epidemiology and demography. Bailliere’s Clin Endocrinol Metab 2000; 14: 171-179.
The prevalence of vertebral deformity in European men and women: the European Vertebral Osteoporosis Study-O’Neill TW1, Felsenberg D, Varlow J, Cooper C, Kanis JA, Silman AJ.
The Epidemiology and Pathogenesis of Osteoporosis. In: De Groot LJ, Beck-Peccoz P, Chrousos G, Dungan K, Grossman A, Hershman JM, Koch C, McLachlan R, New M, Rebar R, Singer F, Vinik A, Weickert MO,
Lian JB and Stein GS. The Cells of Bone în Principles of Bone and Cartilage Metabolism. Ed by Seibel MJ, Robbins S and Bilezikian JP. Academic Press, San Diego 1999 pp 165-185.
Lorenzo JA and Raisz LG. Cytokines and Prostaglandins in Principles of Bone and Cartilage Metabolism Ed by Seibel MJ, Robbins S and Bilezikian JP. Academic Press San Diego CA 1999 pp 97-109.
Plum LA, DeLuca HF. Vitamin D, disease and therapeutic opportunities. Nat Rev Drug Discov 2010; 9: 941–55, Fukumoto S. Physiological regulation and disorders of phosphate metabolism-pivotal role of fibroblast growth factor 23. Intern Med 2008; 47: 337–43.
Fleet JCS, Schoch RD, ed. Molecular Mechanisms for Regulation of Intestinal Calcium and Phosphate Absorption by Vitamin D. 3rd edn. Oxford, UK: Elsevier, 2011.
Marks J, Debnam ES, Unwin RJ. Phosphate homeostasis and the renal-gastrointestinal axis. Am J Physiol Renal Physiol 2010; 299: F285–96.
Plum LA, DeLuca HF. Vitamin D, disease and therapeutic opportunities. Nat Rev Drug Discov 2010; 9: 941–55, Perez-Lopez FR. Vitamin D and its implications for musculoskeletal health in women: an update. Maturitas 2007; 58: 117–37.
Anderson PH, Atkins GJ, Turner AG, Kogawa M, Findlay DM, Morris HA. Vitamin D metabolism within bone cells: effects on bone structure and strength. Mol Cell Endocrinol 2011; 347: 42–7.
Christakos S, Deluca HF. Minireview: vitamin D: is there a role in extraskeletal health – Endocrinology 2011; 152: 2930–6.
Vitamin D status in relation to one-year risk of recurrent falling in older men and women. – Snijder MB, van Schoor NM, Pluijm SM, van Dam RM, Visser M, Lips P; J Clin Endocrinol Metab. 2006 Aug; 91(8):2980-5.
Prevalence of Vitamin D inadequacy among postmenopausal North American women receiving osteoporosis therapy. – Holick MF, Siris ES, Binkley N, Beard MK, Khan A, Katzer JT, Petruschke RA, Chen E, de Papp AE; J Clin Endocrinol Metab. 2005 Jun; 90(6):3215-24.